DE102013102656A1 - CUTTING CALCULATION DEVICE FOR A MULTI-AXIS TOOL MACHINE - Google Patents

CUTTING CALCULATION DEVICE FOR A MULTI-AXIS TOOL MACHINE Download PDF

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Abstract

Eine Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine erfasst Achsenpositionen zu Berechnungszeiten für mindestens drei gerade Achsen und zwei Drehachsen einer mehrachsigen Werkzeugmaschine und berechnet die Position eines Werkzeug-Spitzenpunkts ausgehend von den erfassten Achsenpositionen. Die Vorrichtung akkumuliert Bewegungsentfernungen (Schneidstrecken) der Werkzeug-Spitzenpunkte aus der berechneten Position des Werkzeug-Spitzenpunkts und berechnet daraus eine Schneidstrecke und sagt den Werkzeugverschleiß und die Werkzeug-Lebensdauer ausgehend von der berechneten Schneidstrecke vorher.A multi-axis machine tool cutting distance calculating device detects axis positions at calculation times for at least three straight axes and two rotary axes of a multi-axis machine tool, and calculates the position of a tool tip point from the detected axis positions. The device accumulates moving distances (cutting distances) of the tool tip points from the calculated position of the tool tip point, and calculates a cutting distance therefrom and predicts tool wear and tool life from the calculated cutting distance.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schneidstrecken-Berechnungseinrichtung für eine Mehrachsen-Werkzeugmaschine.The invention relates to a cutting path calculating device for a multi-axis machine tool.

2. Beschreibung des Stands der Technik2. Description of the Related Art

Im Allgemeinen, siehe beispielsweise die Beschreibung in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-221454 , ist bekannt, dass der Werkzeug-Reibverschleiß Tw proportional zu einer Schneidstrecke L (einer Entfernung, die das Werkzeug beim Schneiden zurücklegt) ist. D. h., der Ausdruck (1) unten gilt für den Zusammenhang zwischen dem Werkzeug-Reibverschleiß Tw und der Schneidstrecke L. Tw = K·L (1) In general, for example, see the description in the laid open Japanese Patent Application No. 2008-221454 , it is known that the tool frictional wear Tw is proportional to a cutting distance L (a distance traveled by the tool during cutting). That is, the expression (1) below holds true for the relationship between the tool frictional wear Tw and the cutting distance L. Tw = K · L (1)

Dabei ist K ein Proportionalitätsfaktor, der sich abhängig von der Kantenkraft einer Werkzeug-Kantenspitze für eine Werkzeugart und ein Werkzeugmaterial, dem Werkstoff, der Wellendrehzahl, der Vorschubgeschwindigkeit, der Temperatur usw. ändert.Here, K is a proportionality factor that varies depending on the edge force of a tool edge point for a kind of tool and a tool material, the material, the shaft speed, the feed speed, the temperature and so on.

Überschreitet der Werkzeug-Reibverschleiß einen Toleranzwert, so ist die Lebensdauer des Werkzeugs erreicht. Daher ist zum Erfassen des Werkzeug-Reibverschleißes und der Werkzeug-Lebensdauer die Schneidstrecke der Werkzeug-Spitzenpunktposition wichtig.If the tool frictional wear exceeds a tolerance value, the service life of the tool is reached. Therefore, to detect tool fretting and tool life, the cutting distance of the tool tip position is important.

In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-221454 ist ein Verfahren zum Vorhersagen des Werkzeug-Reibverschleißes aus einer Vorhersageformel offenbart, in die eine Kantenkraft (eine Kantenkraft einer Werkzeug-Kantenspitze) und eine Schneidstrecke eingehen. Die Schneidstrecke wird aus Koordinateninformation (NC-Daten) einer Werkzeugspitze (Bearbeitungsposition) eines NC-Programms berechnet. Im Einzelnen wird für die Vorhersage des Werkzeug-Reibverschleißes vor dem Bearbeiten die Schneidstrecke durch eine Simulation berechnet. Beim Vorhersagen des Werkzeug-Reibverschleißes während der Bearbeitung wird die Schneidstrecke anhand von Daten berechnet, die von einem numerischen Controller erhalten werden, der die NC-Werkzeugmaschine steuert.In the disclosed Japanese Patent Application No. 2008-221454 For example, there is disclosed a method of predicting tool fretting from a prediction formula that includes an edge force (edge force of a tool edge tip) and a cutting distance. The cutting distance is calculated from coordinate information (NC data) of a tool tip (machining position) of an NC program. Specifically, for the prediction of the tool fretting wear before machining, the cutting distance is calculated by a simulation. In predicting tool fretting during machining, the cutting distance is calculated from data obtained from a numerical controller controlling the NC machine tool.

In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-43874 (entspricht US 2011/046773 A ) ist eine Vorgehensweise offenbart, bei der simultan tatsächliche Positionsinformationen der jeweiligen Antriebsachsen zu entsprechenden Zeiten erfasst werden, ein dreidimensionaler Koordinatenwert eines Werkzeug-Spitzenabschnitts gesehen aus einem Koordinatensystem (einem Tischkoordinatensystem), das fest mit einem Werkstück verbunden ist, berechnet wird, und eine dreidimensionale Bahn des Werkzeug-Spitzenabschnitts mit Hilfe der dreidimensionalen Koordinatenwerte dargestellt wird.In the disclosed Japanese Patent Application No. 2011-43874 (equivalent to US 2011/046773 A 1), there is disclosed a procedure in which actual positional information of the respective drive axes is detected at corresponding times, a three-dimensional coordinate value of a tool tip portion as calculated from a coordinate system (a table coordinate system) fixedly connected to a workpiece, and a three-dimensional one Path of the tool tip section using the three-dimensional coordinate values is displayed.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-221454 beschriebene Vorgehensweise bringt jedoch die im Folgenden erklärten Probleme mit sich.The ones disclosed in the Japanese Patent Application No. 2008-221454 However, the procedure described involves the problems explained below.

Bei einer mehrachsigen Werkzeugmaschine ist die Schneidstrecke aus einem Bearbeitungsprogramm (einem NC-Programm) nur schwer zu ermitteln. Bei einer dreiachsigen Werkzeugmaschine, die drei gerade Achsen enthält, ist der Weg des Werkzeug-Spitzenpunkts häufig zusammen mit einer Werkzeug-Längenkompensation in einem Bearbeitungsprogramm angewiesen. Wird der Weg des Werkzeug-Spitzenpunkts befohlen, und ist der Befehl ein linearer Befehl, so kann man die Schneidstrecke aus dem Bearbeitungsprogramm entnehmen. Bei einer mehrachsigen Werkzeugmaschine ist jedoch im Bearbeitungsprogramm manchmal ein Kontrollpunktweg (Positionen von drei geraden Achsen und Positionen von zwei Drehachsen in Maschinenkoordinaten) angewiesen und nicht der Weg des Werkzeug-Spitzenpunkts. Ist der Kontrollpunktweg angewiesen, so kann man aus dem Bearbeitungsprogramm (siehe 1) die Schneidstrecke des Werkzeug-Spitzenpunkts nicht entnehmen, da sich der Kontrollpunktweg und der Weg des Werkzeug-Spitzenpunkts unterscheiden.In a multi-axis machine tool, the cutting distance from a machining program (an NC program) is difficult to determine. In a three-axis machine tool that includes three straight axes, the path of the tool tip point is often reliant on a machining program along with tool length compensation. If the path of the tool tip point is commanded, and the command is a linear command, then the cutting distance can be taken from the machining program. However, in a multi-axis machine tool, a control point path (positions of three straight axes and positions of two axes of rotation in machine coordinates) is sometimes relied on in the machining program and not the path of the tool tip point. If the control point way instructed, one can from the processing program (see 1 ) do not take the cutting distance of the tool tip point because the check point path and the way of the tool tip point differ.

Auch dann, wenn der Weg des Werkzeug-Spitzenpunkts angewiesen ist, enthält das Bearbeitungsprogramm manchmal nicht nur geradlinige Befehle, sondern auch Kurvenbefehle (Bogen, Splinekurve, usw.). Wird ein Kurvenbefehl ausgegeben, so kann man die Schneidstrecke eines exakt angewiesenen Wegs (Weg des Werkzeug-Spitzenpunkts) nicht aus der angewiesenen Spitzenpunktposition des Bearbeitungsprogramms gewinnen.Even if the path of the tool tip point is instructed, the machining program sometimes contains not only straight-line commands but also curve commands (arc, spline curve, etc.). When a turn command is issued, the cutting distance of an accurately commanded path (way of the tool tip point) can not be obtained from the instructed peak position position of the machining program.

Die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-43874 offenbarte Vorgehensweise stellt nur die Bahn des Werkzeug-Spitzenpunkts dar. Eine Vorgehensweise zum Berechnen der Schneidstrecke des Werkzeug-Spitzenpunkts ist nicht angegeben.The ones disclosed in the Japanese Patent Application No. 2011-43874 The procedure disclosed only represents the trajectory of the tool tip point. A procedure for calculating the cutting distance of the tool tip point is not indicated.

Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine bereitzustellen, die in der Lage ist, eine relative Schneidstrecke zwischen einem Werkstück und einem Werkzeug-Spitzenpunkt in einer mehrachsigen Werkzeugmaschine zu berechnen, d. h. eine Bewegungsentfernung des Werkzeug-Spitzenpunkts auf dem Werkstück (auf einem Tisch) aus Positionen der jeweiligen Achsen in jeder kurzen Berechnungsperiode, und nicht aus dem Bearbeitungsprogramm.Therefore, it is an object of the invention to provide a cutting-line calculating apparatus for a multi-axis machine tool capable of calculating a relative cutting distance between a workpiece and a tool tip point in a multi-axis machine tool, that is. H. Movement removal of the tool tip point on the workpiece (on a table) from positions of the respective axes in each short calculation period, and not from the machining program.

Eine Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine der Erfindung ist eine Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine, die eine Bewegungsentfernung eines Werkzeug-Spitzenpunkts in einer mehrachsigen Werkzeugmaschine berechnet, die mindestens drei gerade Achsen und zwei Drehachsen enthält, wobei die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine umfasst:
einen Positionsinformations-Erfassungsabschnitt, der dafür ausgelegt ist, Achsenpositionen zu Berechnungszeiten der mindestens drei geraden Achsen und zwei Drehachsen zu erfassen;
einen Werkzeug-Spitzenpunkt-Positionsberechnungsabschnitt, der dafür ausgelegt ist, eine Werkzeug-Spitzenpunktsposition aus den Achsenpositionen zu berechnen, die von dem Positionsinformations-Erfassungsabschnitt erfasst werden; und
einen Schneidstrecken-Berechnungsabschnitt, der dafür ausgelegt ist, Bewegungsentfernungen des Werkzeug-Spitzenpunkts abhängig von der Werkzeug-Spitzenpunktposition anzusammeln, die der Werkzeug-Spitzenpunkt-Positionsberechnungsabschnitt berechnet, und eine akkumulierte Bewegungsentfernung als Schneidstrecke festzustellen.A cutting-line calculating apparatus for a multi-axis machine tool of the invention is a cutting-line calculating apparatus for a multi-axis machine tool which calculates a moving distance of a tool tip in a multi-axis machine tool including at least three straight axes and two rotating axes multi-axis machine tool includes:
a position information acquisition section configured to acquire axis positions at calculation times of the at least three straight axes and two rotary axes;
a tool tip point position calculating section configured to calculate a tool tip point position from the axis positions detected by the position information detecting section; and
a cutting distance calculating section configured to accumulate moving distances of the tool tip point depending on the tool tip point position calculated by the tool tip point calculating section, and to detect an accumulated moving distance as a cutting distance.

Der Positionsinformations-Erfassungsabschnitt kann die Achsenpositionen von einem numerischen Controller erfassen, der die mehrachsige Werkzeugmaschine steuert, oder die Achsenpositionen von einem numerischen Controller-Simulator erfassen, der die Arbeitsweise des numerischen Controllers simuliert, der die mehrachsige Werkzeugmaschine steuert.The position information acquiring section may detect the axis positions of a numerical controller that controls the multi-axis machine tool or detect the axis positions of a numerical controller simulator that simulates the operation of the numerical controller that controls the multi-axis machine tool.

Beim Erfassen der Achsenpositionen kann der Positionsinformations-Erfassungsabschnitt auch Schneidemodusinformation erfassen, die angibt, dass die zu erfassenden Achsenpositionen Positionen in einem Schneidemodus sind. Der Schneidstrecken-Berechnungsabschnitt kann nur Bewegungsentfernungen des Werkzeug-Spitzenpunkts während des Schneidemodus erfassen und eine akkumulierte Bewegungsentfernung als Schneidstrecke feststellen.Upon detecting the axis positions, the position information acquiring section may also detect cutting mode information indicating that the axis positions to be detected are positions in a cutting mode. The cutting distance calculating section can detect only movement distances of the tool tip point during the cutting mode and detect accumulated movement distance as a cutting distance.

Die mehrachsige Werkzeugmaschine kann eine mehrachsige Werkzeugmaschine mit rotierendem Werkzeugkopf sein, eine mehrachsige Werkzeugmaschine mit rotierendem Tisch oder eine kombinierte mehrachsige Werkzeugmaschine.The multi-axis machine tool can be a multi-axis machine tool with a rotating tool head, a multi-axis machine tool with a rotating table or a combined multi-axis machine tool.

Gemäß der Erfindung kann eine Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine bereitgestellt werden, die in der Lage ist, eine Bewegungsentfernung des Werkzeug-Spitzenpunkts auf einem Werkstück (auf einem Tisch), die eine relative Schneidstrecke zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug-Spitzenpunkt in einer mehrachsigen Werkzeugmaschine ist, d. h. eine Schneidstrecke des Werkzeug-Spitzenpunkts, zu berechnen. Die Schneidstrecke kann aus einem numerischen Controller berechnet werden, der die Bearbeitung steuert, oder sie kann aus einem numerischen Controller-Simulator berechnet werden. Es kann nur die Schneidstrecke während eines Schneidemodus berechnet werden. Die berechnete Schneidstrecke wird zum Vorhersagen des Werkzeugverschleißes und der Werkzeug-Lebensdauer verwendet.According to the invention, there can be provided a cutting distance calculating apparatus for a multi-axis machine tool capable of detecting a moving distance of the tool tip point on a workpiece (on a table) which has a relative cutting distance between the workpiece and the tool tip point in one multi-axis machine tool is, d. H. a cutting distance of the tool tip point. The cutting distance can be calculated from a numerical controller that controls the machining, or it can be calculated from a numerical controller simulator. Only the cutting distance during a cutting mode can be calculated. The calculated cutting distance is used to predict tool wear and tool life.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die genannten Aufgaben sowie weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung gehen aus Ausführungsformen hervor, die im Weiteren anhand der beiliegenden Zeichnungen erklärt werden.The above objects as well as other objects and features of the invention will be apparent from embodiments which will be explained below with reference to the accompanying drawings.

Es zeigt:It shows:

1 eine Skizze zum Erklären einer mehrachsigen Werkzeugmaschine mit rotierendem Werkzeugkopf, die darstellt, dass sich beim Anweisen eines Kontrollpunktwegs in einem Bearbeitungsprogramm in der mehrachsigen Werkzeugmaschine der Kontrollpunktweg und ein Werkzeug-Spitzenpunktweg unterscheiden und dass man die Schneidstrecke eines Werkzeug-Spitzenpunkts nicht aus dem Bearbeitungsprogramm erhält; 1 Fig. 12 is a diagram for explaining a multiaxis rotary tool-head machine tool showing that when instructing a control-point path in a machining program in the multi-axis machine tool, the control-point path and a tool-peak-point path differ, and that the cutting distance of a tool tip is not obtained from the machining program;

2 ein Beispiel des Bearbeitungsprogramms, das in der mehrachsigen Werkzeugmaschine ausgeführt wird; 2 an example of the machining program executed in the multi-axis machine tool;

3 eine Skizze zum Erklären eines Referenz-Werkzeuglängen-Kompensationsvektors Vs wenn der Zusammenhang zwischen den Positionen von zwei Drehachsen (eine B-Achse und eine C-Achse) lautet Cm = Bm = 0; 3 a sketch for explaining a reference tool length compensation vector Vs when the relationship between the positions of two rotation axes (a B axis and a C axis) is Cm = Bm = 0;

4 ein Beispiel eines Bearbeitungsprogramms für eine Splinekurve, das in der mehrachsigen Werkzeugmaschine ausgeführt wird; 4 an example of a machining program for a spline curve, which is executed in the multi-axis machine tool;

5 eine Skizze zum Erklären eines Werkzeug-Spitzenpunktwegs (eines angewiesenen Wegs) durch eine Anweisung von X, Y und Z in einem Tischkoordinatensystem und einer Werkzeugrichtung; 5 a sketch for explaining a tool peak path (a commanded path) by an instruction of X, Y and Z in a table coordinate system and a tool direction;

6 eine Skizze zum Erklären einer mehrachsigen Werkzeugmaschine mit Drehtisch, der sich um die B-Achse und die C-Achse dreht; 6 a sketch for explaining a multi-axis machine tool with turntable, which rotates about the B-axis and the C-axis;

7 ein Beispiel eines Bearbeitungsprogramms, das in der mehrachsigen Werkzeugmaschine ausgeführt wird; 7 an example of a machining program executed in the multi-axis machine tool;

8 eine Skizze zum Erklären einer mehrachsigen kombinierten Werkzeugmaschine (in der sich sowohl ein Werkzeugkopf als auch ein Tisch dreht); 8th a sketch explaining a multi-axis combined machine tool (in which both a tool head and a table rotates);

9 eine Skizze zum Erklären einer Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 9 a sketch for explaining a cutting distance calculating device for a multi-axis machine tool of a first embodiment of the invention;

10 eine Skizze zum Erklären einer Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; 10 a sketch for explaining a cutting distance calculation device for a multi-axis machine tool of a second embodiment of the invention;

11 eine Skizze zum Erklären einer Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine einer dritten Ausführungsform der Erfindung; 11 an outline for explaining a cutting distance calculating device for a multi-axis machine tool of a third embodiment of the invention;

12 ein Flussdiagramm zum Erklären der Verarbeitung zu der Berechnungszeit ti, die die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine der ersten Ausführungsform der Erfindung vornimmt; und 12 FIG. 10 is a flow chart for explaining the processing at the calculation time ti performed by the cutting-line calculating apparatus for a multi-axis machine tool of the first embodiment of the invention; FIG. and

13 eine Skizze zum Erklären einer Ausführungsform, in der eine Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung als Teil eines numerischen Controllers integriert ist. 13 an outline for explaining an embodiment in which a cutting distance calculation device is integrated as part of a numerical controller.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Im Weiteren werden Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Komponenten mit gleicher oder ähnlicher Funktion werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.Furthermore, embodiment of the invention will be explained with reference to the drawings. Components with the same or similar function are denoted by the same reference numerals.

Erste AusführungsformFirst embodiment

Eine Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird auf eine mehrachsige Werkzeugmaschine mit rotierendem Werkzeugkopf angewendet, die in 1 dargestellt ist. Ein Werkzeugkopf der mehrachsigen Werkzeugmaschine mit rotierendem Werkzeugkopf bewegt sich geradlinig entlang dreier gerader Achsen, d. h. einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse, und er bewegt sich drehend um zwei Drehachsen, d. h. eine C-Achse und eine B-Achse. Ein Beispiel für ein Bearbeitungsprogramm der mehrachsigen Werkzeugmaschine mit rotierendem Werkzeugkopf ist in 2 dargestellt.A cutting-line calculating apparatus of a first embodiment of the invention is applied to a multi-axis rotary tool-head machine tool disclosed in US Pat 1 is shown. A tool head of the multi-axis machine tool with a rotating tool head moves in a straight line along three straight axes, ie an X-axis, a Y-axis and a Z-axis, and rotates around two axes of rotation, ie a C-axis and a B-axis. Axis. An example of a machining program of the multi-axis machine tool with a rotating tool head is in 2 shown.

”N001” stellt eine Bewegung mit einem raschen Vorschub in eine Bearbeitungs-Anfangsposition in und nach ”N002” dar. In und nach ”N002” erfolgt eine Bearbeitung mit linearer Interpolation. ”F” bezeichnet die angewiesene Geschwindigkeit. ”N999” stellt eine Bewegung mit einem raschen Vorschub für die Beendigung dar. X, Y und Z weisen Bewegungsendpositionen an, die durch Pfeile eines Kontrollpunktwegs in 1 bezeichnet sind. B und C weisen Drehachsenpositionen an. Eine Werkzeuglängen-Kompensationsgröße wird über einen Parameter oder eine ähnliche Größe getrennt eingestellt."N001" represents a movement with a rapid feed to an edit start position in and after "N002". In and after "N002", a linear interpolation processing is performed. "F" denotes the instructed speed. "N999" represents a movement with a rapid feed for the termination. X, Y and Z indicate movement end positions indicated by arrows of a check point path in FIG 1 are designated. B and C have rotational axis positions. A tool length compensation amount is set separately by a parameter or a similar size.

Die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine der ersten Ausführungsform der Erfindung wird mit Hilfe von 9 erklärt.The cutting-line calculating apparatus for a multi-axis machine tool of the first embodiment of the invention is described with reference to FIG 9 explained.

Ein numerischer Controller 20 enthält einen Befehlsanalyseabschnitt 22 und einen Interpolationsabschnitt 24. Diese Abschnitte lesen und untersuchen ein Bearbeitungsprogramm 10 jeweils im Befehlsanalyseabschnitt 22 zum Erzeugen von Interpolationsdaten, und nehmen die Interpolation im Interpolationsabschnitt 24 gemäß den erzeugten Interpolationsdaten vor und steuern die Servos (26X, 26Y, 26Z, 26B und 26C) der entsprechenden Achsen an. In einem Beispiel der Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine in 9 werden für die drei geraden Achsen die Positionen Pl der drei geraden Achsen auf dem Kontrollpunktweg in 1 gemäß den X-, y- und Z-Befehlen des Bearbeitungsprogramms 10 interpoliert. Für die beiden Drehachsen werden Positionen der Drehachsen gemäß den B- und C-Befehlen des Bearbeitungsprogramms 10 interpoliert und damit die Achsenservos angesteuert.A numeric controller 20 contains a command analysis section 22 and an interpolation section 24 , These sections read and examine a machining program 10 each in the command analysis section 22 for generating interpolation data, and taking the interpolation in the interpolation section 24 according to the generated interpolation data, the servos (and 26X . 26Y . 26Z . 26B and 26C ) of the corresponding axes. In an example of the cutting-line calculating apparatus for a multi-axis machine tool in FIG 9 For the three straight axes, the positions Pl of the three straight axes on the control point path become 1 according to the X, Y and Z commands of the machining program 10 interpolated. For the two rotary axes, positions of the rotary axes are determined according to the B and C commands of the machining program 10 interpolated and thus controlled the axle servo.

Eine Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung 30 enthält einen Positionsinformations-Erfassungsabschnitt 32, einen Werkzeug-Spitzenpunkt-Positionsberechnungsabschnitt 34 und einen Schneidstrecken-Berechnungsabschnitt 36. Der Positionsinformations-Erfassungsabschnitt 32 erfasst von dem numerischen Controller 20 interpolierte Positionen Pm der jeweiligen Achsen zu ”Berechnungszeiten” als Positionen Pl(Xm, Ym, Zm)T der drei geraden Achsen und Positionen Pr(Bm, Cm) der beiden Drehachsen in einem Maschinenkoordinatensystem. Der Werkzeug-Spitzenpunkt-Positionsberechnungsabschnitt 34 berechnet Werkzeug-Spitzenpunktpositionen Tp(Xt, Yt, Zt)T in einem Tischkoordinatensystem ausgehend von den erfassten Positionen der jeweiligen Achsen, siehe den Ausdruck (2-1) und (2-2) unten.A cutting path calculating device 30 includes a position information acquiring section 32 , a tool tip point position calculation section 34 and a cutting distance calculating section 36 , The position information acquiring section 32 detected by the numerical controller 20 interpolated positions Pm of the respective axes at "calculation times" as positions Pl (Xm, Ym, Zm) T of the three straight axes and positions Pr (Bm, Cm) of the two rotation axes in a machine coordinate system. The tool tip point position calculation section 34 calculates tool tip point positions Tp (Xt, Yt, Zt) T in a table coordinate system from the detected positions of the respective axes, see Expression (2-1) and (2-2) below.

Die Verarbeitung durch die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung 30 wird in jeder Berechnungsperiode Δt wiederholt. Die Berechnungsperiode Δt ist in der Regel eine kurze Zeit im Bereich einiger Millisekunden oder weniger. Die ”Berechnungszeit” ist eine Zeit mit einer gewissen Periode. Die Berechnungsperiode Δt kann mit der Interpolationsperiode, in der die Interpolation des numerischen Controllers 20 erfolgt, übereinstimmen, oder sich davon unterscheiden. Po(Pox, Poy, Poz)T sind Positionen auf einer Maschinenkoordinate des Ursprungs eines Koordinatensystems (ein Tischkoordinatensystem), das fest mit einem Tisch verbunden ist, auf dem ein Werkstück angeordnet ist. Die interpolierten Positionen Pl der drei geraden Achsen sind Positionsvektoren auf dem Kontrollpunktweg in dem Maschinenkoordinatensystem, das fest mit der Maschine in 1 verbunden ist. Die Werkzeug-Spitzenpunktpositionen Tp sind Positionsvektoren auf dem Werkzeug-Spitzenpunktweg in dem Tischkoordinatensystem. Vl stellt die Werkzeug-Längenkompensationsvektoren in dem Tischkoordinatensystem von den Werkzeug-Spitzenpunktpositionen Tp zu den Positionen Pl der drei geraden Achsen und Vektoren dar, die durch das jeweilige Drehen des Referenz-Werkzeug-Längenkompensationsvektors Vs (siehe 3) wenn gilt Bm = Cm = 0 um Bm und Cm gewonnen werden. Rt stellt eine Drehmatrix aus dem Maschinenkoordinatensystem in das Tischkoordinatensystem dar. Da im Fall eines rotierenden Werkzeugkopfs kein Drehelement aus dem Maschinenkoordinatensystem in das Tischkoordinatensystem vorliegt, ist die Drehmatrix eine Einheitsmatrix. Rc und Rb stellen Drehmatrizen abhängig von den interpolierten Positionen Pr(Bm, Cm) der beiden Drehachsen dar. ”T” bezeichnet eine Transponierung, ist jedoch in den Abbildungen nicht gesondert dargestellt und extra beschrieben, wenn sie offensichtlich ist. Tp = Rt·(Pl – Po) – Vl (2-1)

Figure 00080001
The processing by the cutting-route calculating device 30 is repeated in each calculation period Δt. The calculation period Δt is usually a short time in the range of several milliseconds or less. The "calculation time" is a time with a certain period. The calculation period Δt can be compared with the interpolation period in which the interpolation of the numerical controller 20 takes place, matches, or is different. Po (Pox, Poy, Poz) T are positions on a machine coordinate of the origin of a coordinate system (a table coordinate system) fixedly connected to a table on which a workpiece is placed. The interpolated positions Pl of the three straight axes are position vectors on the control point path in the machine coordinate system fixed to the machine in FIG 1 connected is. The tool tip positions Tp are position vectors on the tool tip point path in the table coordinate system. V1 represents the tool length compensation vectors in the table coordinate system from the tool tip positions Tp to the positions Pl of the three straight axes and vectors obtained by respectively rotating the reference tool length compensation vector Vs (see FIG 3 ) if Bm = Cm = 0 around Bm and Cm. Rt represents a rotation matrix from the machine coordinate system to the table coordinate system. In the case of a rotary tool head, since there is no rotary element from the machine coordinate system to the table coordinate system, the rotation matrix is a unit matrix. Rc and Rb represent rotational matrices depending on the interpolated positions Pr (Bm, Cm) of the two axes of rotation. "T" denotes a transposition, but is not shown separately in the figures and is described separately if it is obvious. Tp = Rt * (Pl - Po) - Vl (2-1)
Figure 00080001

Die Werkzeug-Spitzenpunktposition Tp zur Berechnungszeit ti wird als Tp(ti) dargestellt. Wie der folgende Ausdruck (3) angibt, ist eine Entfernung von einer Werkzeug-Spitzenpunktposition Tp(ti-1) zur Berechnungszeit ti-1 zur Werkzeug-Spitzenpunktposition Tp(ti) zur Berechnungszeit ti eine Bewegungsentfernung S(ti) des Werkzeug-Spitzenpunkts von der Berechnungszeit ti-1 bis zur Berechnungszeit ti. S(ti) = |Tp(ti) – Tp(ti-1)| (3) The tool tip point position Tp at the calculation time t i is represented as Tp (t i ). As the following expression (3) indicates, a distance from a tool tip point position Tp (t i-1 ) to Calculation time t i-1 to the tool tip position Tp (t i ) at the calculation time t i, a movement distance S (t i ) of the tool tip point from the calculation time t i-1 to the calculation time t i . S (t i ) = | Tp (t i ) - T p (t i-1 ) | (3)

Eine Schneidstrecke S erhält man durch Akkumulieren der S(ti) zu allen Berechnungszeiten im Schneidstrecken-Berechnungsabschnitt 36, siehe Ausdruck (4) unten.A cutting distance S is obtained by accumulating S (t i ) at all calculation times in the cutting distance calculating section 36 , see expression (4) below.

Figure 00080002
Figure 00080002

Der Positionsinformations-Erfassungsabschnitt 32 kann Positionen der jeweiligen Achsen aus dem numerischen Controller 20 erfassen, Schneidemodusinformation, die angibt, dass die Positionen Positionen in einem Schneidemodus sind, beispielsweise lineare Interpolation oder kreisförmige Interpolation ohne schnellen Vorschub, und die Bewegungsentfernungen nur während des Schneidemodus durch die Summe im Ausdruck (4) akkumulieren. Folglich kann man eine Schneidstrecke berechnen, bei der Bewegungen während eines Nicht-Schneidemodus ausgeschlossen sind, beispielsweise im schnellen Vorschub. Das Gleiche gilt auch für die im Weiteren beschriebenen zweiten und dritten Ausführungsformen. Die Schneidemodusinformation ist nur eine Ein-Bit-Information. Daher ist die Schneidemodusinformation in der Regel ein Ein-Bit-Schneidemodusflag (FC).The position information acquiring section 32 can take positions of the respective axes from the numerical controller 20 detect cutting mode information indicating that the positions are positions in a cutting mode, for example, linear interpolation or circular interpolation without fast feed, and accumulate the moving distances only during the cutting mode by the sum in the expression (4). Consequently, one can calculate a cutting distance in which movements during a non-cutting mode are excluded, for example, in the fast feed. The same applies to the second and third embodiments described below. The slice mode information is only one-bit information. Therefore, the slice mode information is typically a one-bit slice mode flag (FC).

In der obigen Erklärung sind die beiden Drehachsen zum Drehen des Werkzeugkopfs der mehrachsigen Werkzeugmaschine mit rotierendem Werkzeugkopf die C-Achse und die B-Achse. Man kann jedoch die Schneidstrecke in gleicher Weise berechnen, wenn die genannten zwei Drehachsen die A-Achse und die B-Achse oder die A-Achse und die C-Achse sind. In der obigen Erklärung sind die Drehachsen zum Drehen des Werkzeugkopfs der mehrachsigen Werkzeugmaschine mit rotierendem Werkzeugkopf die beiden Drehachsen. Man kann jedoch die Schneidstrecke in gleicher Weise berechnen, wenn die Drehachsen zum Drehen des Werkzeugkopfs drei Drehachsen sind. Das Gleiche gilt für die zweite und die dritte Ausführungsform.In the above explanation, the two rotation axes for rotating the tool head of the multi-axis machine tool with the rotary tool head are the C axis and the B axis. However, one can calculate the cutting distance in the same way if the two axes of rotation are the A-axis and the B-axis or the A-axis and the C-axis. In the above explanation, the rotation axes for rotating the tool head of the multi-axis machine tool with the rotary tool head are the two rotation axes. However, one can calculate the cutting distance in the same way, if the axes of rotation for rotating the tool head are three axes of rotation. The same applies to the second and third embodiments.

Die Verarbeitung bei der Berechnungszeit ti, die die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung der ersten Ausführungsform der Erfindung vornimmt, wird anhand des Flussdiagramms in 12 erklärt. Im Folgenden werden die jeweiligen Schritte der Verarbeitung erläutert.The processing at the calculation time ti performed by the cutting-route calculating apparatus of the first embodiment of the invention will be described with reference to the flowchart in FIG 12 explained. The following explains the respective steps of the processing.

[Schritt SA01] Die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung erfasst die Positionen Pl(Xm, Ym, Zr) der drei linearen Achsen und die Positionen Pr(Bm, Cm) der beiden Drehachsen in dem Maschinenkoordinatensystem und das Schneidemodusflag (FC) vom numerischen Controller.[Step SA01] The cutting-route calculating device detects the positions Pl (Xm, Ym, Zr) of the three linear axes and the positions Pr (Bm, Cm) of the two rotation axes in the machine coordinate system and the cutting mode flag (FC) from the numerical controller.

[Schritt SA02] Die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung berechnet die Werkzeug-Spitzenpunktposition Tp gemäß Ausdruck (2-1) und Ausdruck (2-2).[Step SA02] The cutting distance calculating device calculates the tool tip position Tp according to Expression (2-1) and Expression (2-2).

[Schritt SA03] Die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung stellt fest, ob das Schneidemodusflag (FC) den Wert 1 hat. Hat das Schneidemodusflag (FC) den Wert 1 (JA), so geht die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung zum Schritt SA04 über. Hat das Schneidemodusflag (FC) nicht den Wert 1 (NEIN), so beendet die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung die Verarbeitung.[Step SA03] The cutting distance calculation device determines whether the cutting mode flag (FC) is 1. If the cutting mode flag (FC) is 1 (YES), the cutting distance calculating apparatus proceeds to step SA04. If the cutting mode flag (FC) is not 1 (NO), the cutting-route calculating device stops the processing.

[Schritt SA04] Die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung berechnet die Bewegungsentfernung S(ti) von der Berechnungszeit ti-1 bis zur Berechnungszeit ti des Werkzeug-Spitzenpunkts anhand des Ausdrucks (3), und sie berechnet S = S + S(ti) (d. h., sie wertet den Ausdruck (4) aus). Der Anfangswert von S, der die Schneidstrecke darstellt, wird auf 0 gesetzt.[Step SA04] The cutting distance calculating device calculates the movement distance S (ti) from the calculation time t i-1 to the calculation time t i of the tool tip point by the expression (3), and calculates S = S + S (t i ) (ie, it evaluates expression (4)). The initial value of S representing the cutting distance is set to 0.

In der Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung 30 in 9 führt der Positionsinformations-Erfassungsabschnitt 32 die Verarbeitung im Schritt SA01 aus, der Werkzeug-Spitzenpunkt-Positionsberechnungsabschnitt 34 führt die Verarbeitung im Schritt SA02 aus, und der Schneidstrecken-Berechnungsabschnitt 36 führt die Verarbeitung in den Schritten SA03 und SA04 aus.In the cutting-route calculating device 30 in 9 the position information detecting section performs 32 processing in step SA01, the tool tip point position calculation section 34 Executes the processing in step SA02, and the cutting distance calculating section 36 performs the processing in steps SA03 and SA04.

Im Blockdiagramm in 9 ist die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung 30 außerhalb des numerischen Controllers 20 dargestellt. Die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung 30 kann jedoch auch, siehe 13, in dem numerischen Controller 20 vorhanden sein, d. h. sie kann ein Teil des numerischen Controllers 20 sein.In the block diagram in 9 is the cutting-route calculating device 30 outside the numeric controller 20 shown. The cutting-route calculating device 30 can, however, see 13 in which numerical controller 20 be present, ie it can be part of the numerical controller 20 be.

Zweite Ausführungsform Second embodiment

Eine Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird auf eine mehrachsige Werkzeugmaschine mit rotierendem Tisch angewendet, die in 6 dargestellt ist. Ein Werkzeugkopf der mehrachsigen Werkzeugmaschine mit rotierendem Tisch bewegt sich geradlinig entlang einer Z-Achse, und ein Tisch bewegt sich drehend um zwei Drehachsen, d. h. eine C-Achse und eine B-Achse, und er bewegt sich geradlinig entlang zweier linearer Achsen, d. h. einer X-Achse und einer Y-Achse. Ein Beispiel für ein Bearbeitungsprogramm der mehrachsigen Werkzeugmaschine mit rotierendem Tisch ist in 4 dargestellt.A cutting-line calculating apparatus of a second embodiment of the invention is applied to a multi-axis rotary table-type machine tool disclosed in US Pat 6 is shown. A tool head of the rotary table multi-axis machine tool linearly moves along a Z axis, and a table rotatively moves around two rotation axes, ie, a C axis and a B axis, and moves linearly along two linear axes, ie one X-axis and a Y-axis. An example of a machining program of the multi-axis machine tool with rotating table is in 4 shown.

”N001” stellt eine Bewegung mit einem raschen Vorschub in eine Bearbeitungs-Anfangsposition in und nach ”N002” dar. In und nach ”N002” erfolgt eine Bearbeitung durch einen Splinekurvenbefehl. ”G5.1” stellt eine Anweisung für eine Splinekurve dar. ”F” bezeichnet die angewiesene Geschwindigkeit. ”N999” stellt eine Bewegung mit einem raschen Vorschub für die Beendigung dar. X, Y und Z weisen Werkzeug-Spitzenpunktpositionen auf einem Tischkoordinatensystem an, das sich in 6 um die B- und C-Achsen dreht. ”G43.4” (generell als Werkzeug-Spitzenpunkt-Steuerung bezeichnet) gibt an, dass die Befehle für X, Y und Z Anweisungen im Tischkoordinatensystem sind. ”H” stellt eine Werkzeug-Längenkompensationszahl dar. B und C weisen Drehachsenpositionen an. Ein Werkzeug-Spitzenpunktweg (ein angewiesener Weg) aufgrund der Befehle für X, Y und Z und eine Werkzeugrichtung sind in 5 im Tischkoordinatensystem dargestellt. Da sich die Werkzeuge bezüglich des Tischkoordinatensystems drehen, sind die Werkzeuge in 5 rotierend dargestellt."N001" represents a movement with a rapid feed to a machining start position in and after "N002". In and after "N002", a machining by a spline-curve command is performed. "G5.1" represents a statement for a spline curve. "F" indicates the commanded speed. "N999" represents a movement with a rapid feed for termination. X, Y, and Z indicate tool tip positions on a table coordinate system that is in 6 turns around the B and C axes. "G43.4" (generally referred to as tool tip control) indicates that the instructions for X, Y, and Z are instructions in the table coordinate system. "H" represents a tool length compensation number. B and C indicate rotary axis positions. A tool peak point path (a commanded path) due to the commands for X, Y and Z and a tool direction are in 5 represented in the table coordinate system. As the tools rotate relative to the table coordinate system, the tools are in 5 shown rotating.

Die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird nun mit Hilfe von 10 erläutert.The cutting-line calculating apparatus for a multi-axis machine tool of the second embodiment of the invention will now be described with reference to FIG 10 explained.

Ein numerischer Controller-Simulator 40 enthält einen Befehlsanalyseabschnitt 42 und einen Interpolationsabschnitt 44 und simuliert den Betrieb des numerischen Controllers 20. Insbesondere führt der Befehlsanalyseabschnitt 42 eine Simulation zum Lesen und Untersuchen des Bearbeitungsprogramms 10 durch, damit Interpolationsdaten erzeugt werden. Der Interpolationsabschnitt 44 nimmt eine Simulation für die Interpolation gemäß den Interpolationsdaten vor. Der numerische Controller-Simulator 40 entspricht dem Stand der Technik.A numerical controller simulator 40 contains a command analysis section 42 and an interpolation section 44 and simulates the operation of the numerical controller 20 , In particular, the command analysis section performs 42 a simulation for reading and examining the machining program 10 through, so that interpolation data are generated. The interpolation section 44 performs a simulation for the interpolation according to the interpolation data. The numerical controller simulator 40 corresponds to the state of the art.

Die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung 30 enthält den Positionsinformations-Erfassungsabschnitt 32, den Werkzeug-Spitzenpunkt-Positionsberechnungsabschnitt 34 und den Schneidstrecken-Berechnungsabschnitt 36. Der Positionsinformations-Erfassungsabschnitt 32 erfasst Positionen Pm der jeweiligen Achsen zu den Interpolationszeiten, die der numerische Controller-Simulator 40 simuliert, als Positionen Pl(Xm, Ym, Zr) der drei geraden Achsen und Positionen Pr(Bm, Cm) der beiden Drehachsen in einem Maschinenkoordinatensystem. Der Werkzeug-Spitzenpunkt-Positionsberechnungsabschnitt 34 berechnet Werkzeug-Spitzenpunktpositionen Tp(Xt, Yt, Zt) im Tischkoordinatensystem ausgehend von den erfassten Achsenpositionen, siehe den Ausdruck (5-1) und (5-2) unten.The cutting-route calculating device 30 contains the position information acquiring section 32 , the tool tip point position calculation section 34 and the cutting section calculating section 36 , The position information acquiring section 32 detects positions Pm of the respective axes at the interpolation times that the numerical controller simulator 40 is simulated as positions Pl (Xm, Ym, Zr) of the three straight axes and positions Pr (Bm, Cm) of the two rotary axes in a machine coordinate system. The tool tip point position calculation section 34 calculates tool tip positions Tp (Xt, Yt, Zt) in the table coordinate system from the detected axis positions, see Expression (5-1) and (5-2) below.

Es wird davon ausgegangen, dass die Berechnungszeiten in der Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung 30 den Interpolationszeiten im numerischen Controller-Simulator 40 entsprechen. In den Ausdrücken (5-1) und (5-2) zum Berechnen der Werkzeug-Spitzenpunktpositionen Tp im Tischkoordinatensystem unterscheidet sich der Ausdruck (5-1) nicht vom Ausdruck (2-1). Der Ausdruck (5-2), der die Drehmatrix Rt aus dem Maschinenkoordinatensystem in das Tischkoordinatensystem darstellt, unterscheidet sich jedoch vom Ausdruck (2-2). Wie in der ersten Ausführungsform stellt Vl die Werkzeug-Längenkompensationsvektoren in dem Tischkoordinatensystem von den Werkzeug-Spitzenpunktpositionen Tp zu den Positionen Pl der drei geraden Achsen dar, d. h. Vektoren, die man durch das entsprechende Drehen des Referenz-Werkzeug-Längenkompensationsvektors Vs (in der Abbildung nicht dargestellt) für Bm = Cm = 0 um Bm und Cm erhält. Po stellt einen Schnittpunkt einer B-Achsen-Drehmittenlinie und einer C-Achsen-Drehmittenlinie (in die Abbildung nicht eingezeichnet) dar. Weitere mit Bezugszeichen bezeichnete Komponenten in dieser Ausführungsform unterscheiden sich nicht von den gleich bezeichneten Komponenten in der ersten Ausführungsform. Sie werden daher nicht erklärt. Tp = Rt·(Pl – Po) – Vl (5-1)

Figure 00120001
It is assumed that the calculation times in the cutting distance calculation device 30 the interpolation times in the numerical controller simulator 40 correspond. In the expressions (5-1) and (5-2) for calculating the tool peak position positions Tp in the table coordinate system, the expression (5-1) does not differ from the expression (2-1). However, the expression (5-2) representing the rotation matrix Rt from the machine coordinate system to the table coordinate system is different from the expression (2-2). As in the first embodiment, Vl represents the tool length compensation vectors in the table coordinate system from the tool tip positions Tp to the positions Pl of the three straight axes, ie vectors obtained by correspondingly rotating the reference tool length compensation vector Vs (in FIG not shown) for Bm = Cm = 0 around Bm and Cm. Po represents an intersection of a B-axis rotational center line and a C-axis rotational center line (not shown in the figure). Other components denoted by reference numerals in this embodiment do not differ from the like designated components in the first embodiment. They are therefore not explained. Tp = Rt * (Pl - Po) - Vl (5-1)
Figure 00120001

Dritte AusführungsformThird embodiment

Eine Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird in einer kombinierten mehrachsigen Werkzeugmaschine angewendet, die sowohl einen rotierenden Werkzeugkopf als auch einen drehbaren Tisch aufweist, siehe 8. In der kombinierten mehrachsigen Werkzeugmaschine sind drei Drehachsen vorhanden. Der Werkzeugkopf dreht sich um zwei Drehachsen, d. h. eine A-Achse und eine B-Achse, und er bewegt sich geradlinig entlang einer linearen Achse, d. h. einer Z-Achse. Der Tisch dreht sich um eine C-Achse und bewegt sich geradlinig entlang von zwei linearen Achsen, d. h. einer X-Achse und einer Y-Achse. Ein Beispiel für ein Bearbeitungsprogramm für die kombinierte mehrachsige Werkzeugmaschine ist in 7 dargestellt. Das Bearbeitungsprogramm gleicht im Wesentlichen dem Bearbeitungsprogramm in der ersten Ausführungsform in 2. Es werden jedoch Befehle für eine A-Achse anstelle der C-Achse ausgegeben. X, Y und Z weisen einen Kontrollpunktweg an. A, B und C weisen Drehachsenpositionen an. Eine Werkzeuglängen-Kompensationsgröße wird über einen Parameter oder eine ähnliche Größe getrennt eingestellt.A cutting distance calculating apparatus of a third embodiment of the invention is applied to a combined multi-axis machine tool having both a rotating tool head and a rotatable table, see 8th , There are three axes of rotation in the combined multi-axis machine tool. The tool head rotates about two axes of rotation, ie, an A-axis and a B-axis, and moves linearly along a linear axis, ie, a Z-axis. The table rotates about a C-axis and moves in a straight line along two linear axes, ie, an X-axis and a Y-axis. An example of a machining program for the combined multi-axis machine tool is in 7 shown. The machining program is substantially similar to the machining program in the first embodiment 2 , However, commands are issued for an A-axis instead of the C-axis. X, Y and Z indicate a checkpoint path. A, B and C have rotational axis positions. A tool length compensation amount is set separately by a parameter or a similar size.

Die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine der dritten Ausführungsform der Erfindung wird mit Hilfe von 11 erklärt.The cutting-line calculating apparatus for a multi-axis machine tool of the third embodiment of the invention is described with the aid of 11 explained.

Der numerische Controller 20 enthält den Befehlsanalyseabschnitt 22 und den Interpolationsabschnitt 24. Der Befehlsanalyseabschnitt 22 liest und untersucht das Bearbeitungsprogramm 10, damit Interpolationsdaten erzeugt werden. Der Interpolationsabschnitt 24 nimmt anhand der Interpolationsdaten eine Interpolation vor, damit die Servos der jeweiligen Achsen (26X, 26Y, 26Z, 26A, 26B und 26C) angesteuert werden.The numerical controller 20 contains the command parsing section 22 and the interpolation section 24 , The command analysis section 22 reads and examines the machining program 10 so that interpolation data is generated. The interpolation section 24 uses the interpolation data to interpolate so that the servos of the respective axes ( 26X . 26Y . 26Z . 26A . 26B and 26C ).

Die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung 30 enthält den Positionsinformations-Erfassungsabschnitt 32, den Werkzeug-Spitzenpunkt-Positionsberechnungsabschnitt 34 und den Schneidstrecken-Berechnungsabschnitt 36. Der Positionsinformations-Erfassungsabschnitt 32 erfasst von dem numerischen Controller 20 Positionen Pm entsprechender Achsen, die zu den Berechnungszeiten interpoliert werden, als Positionen Pl(Xm, Ym, Zr) der drei geraden Achsen und Positionen Pr(Am, Bm, Cm) der drei Drehachsen in einem Maschinenkoordinatensystem. Der Werkzeug-Spitzenpunkt-Positionsberechnungsabschnitt 34 berechnet Werkzeug-Spitzenpunktpositionen Tp(Xt, Yt, Zt) in einem Tischkoordinatensystem ausgehend von den erfassten Achsenpositionen, siehe den Ausdruck (6-1) und (6-2) unten.The cutting-route calculating device 30 contains the position information acquiring section 32 , the tool tip point position calculation section 34 and the cutting section calculating section 36 , The position information acquiring section 32 detected by the numerical controller 20 Positions Pm of respective axes which are interpolated at the calculation times, as positions Pl (Xm, Ym, Zr) of the three straight axes and positions Pr (Am, Bm, Cm) of the three rotation axes in a machine coordinate system. The tool tip point position calculation section 34 calculates tool tip positions Tp (Xt, Yt, Zt) in a table coordinate system from the detected axis positions, see Expression (6-1) and (6-2) below.

Die Berechnungszeiten unterscheiden sich nicht von den Berechnungszeiten in der ersten Ausführungsform. Der Ausdruck (6-1) gleicht dem Ausdruck (2-1). Der Ausdruck (6-2), der die Drehmatrix Rt aus dem Maschinenkoordinatensystem in das Tischkoordinatensystem darstellt, unterscheidet sich jedoch vom Ausdruck (2-2). In 8 stellt Vl die Werkzeug-Längenkompensationsvektoren in dem Tischkoordinatensystem von den Werkzeug-Spitzenpunktpositionen Tp zu den Positionen Pl der drei geraden Achsen dar, d. h. Vektoren, die man durch das entsprechende Drehen des Referenz-Werkzeug-Längenkompensationsvektors Vs (in der Abbildung nicht dargestellt) für Am = Bm = Cm = 0 um Am, Bm und Cm erhält. Ra, Rc und Rb stellen die Drehmatrizen dar, die auf den interpolierten Positionen Pr(Am, Bm, Cm) der drei Drehachsen beruhen. Weitere mit Bezugszeichen bezeichnete Komponenten in dieser Ausführungsform unterscheiden sich nicht von den gleich bezeichneten Komponenten in der ersten Ausführungsform. Sie werden daher nicht erklärt. Tp = Rt·(Pl – Po) – Vl (6-1)

Figure 00130001
The calculation times do not differ from the calculation times in the first embodiment. Expression (6-1) is similar to expression (2-1). However, the expression (6-2) representing the rotation matrix Rt from the machine coordinate system to the table coordinate system differs from the expression (2-2). In 8th Vl represents the tool length compensation vectors in the table coordinate system from the tool peak positions Tp to the positions Pl of the three straight axes, ie vectors which are obtained by rotating the reference tool length compensation vector Vs (not shown in the figure) for Am = Bm = Cm = 0 around Am, Bm and Cm. Ra, Rc and Rb represent the rotation matrices based on the interpolated positions Pr (Am, Bm, Cm) of the three rotation axes. Other components denoted by reference numerals in this embodiment do not differ from the like designated components in the first embodiment. They are therefore not explained. Tp = Rt * (Pl - Po) - V1 (6-1)
Figure 00130001

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (7)

Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine, die eine Bewegungsentfernung eines Werkzeug-Spitzenpunkts in einer mehrachsigen Werkzeugmaschine berechnet, die mindestens drei gerade Achsen und zwei Drehachsen enthält, wobei die Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine umfasst: einen Positionsinformations-Erfassungsabschnitt, der dafür ausgelegt ist, Achsenpositionen zu Berechnungszeiten der mindestens drei geraden Achsen und zwei Drehachsen zu erfassen; einen Werkzeug-Spitzenpunkt-Positionsberechnungsabschnitt, der dafür ausgelegt ist, eine Werkzeug-Spitzenpunktsposition aus den Achsenpositionen zu berechnen, die von dem Positionsinformations-Erfassungsabschnitt erfasst werden; und einen Schneidstrecken-Berechnungsabschnitt, der dafür ausgelegt ist, Bewegungsentfernungen des Werkzeug-Spitzenpunkts abhängig von der Werkzeug-Spitzenpunktposition anzusammeln, die der Werkzeug-Spitzenpunkt-Positionsberechnungsabschnitt berechnet, und eine akkumulierte Bewegungsentfernung als Schneidstrecke festzustellen.A cutting line calculating apparatus for a multi-axis machine tool that calculates a moving distance of a tool tip point in a multi-axis machine tool that includes at least three straight axes and two rotary axes, wherein the cutting-line calculating apparatus for a multi-axis machine tool comprises: a position information acquisition section configured to acquire axis positions at calculation times of the at least three straight axes and two rotary axes; a tool tip point position calculating section configured to calculate a tool tip point position from the axis positions detected by the position information detecting section; and a cutting distance calculating section configured to accumulate moving distances of the tool tip point depending on the tool tip point position calculated by the tool tip point calculating section, and to detect an accumulated moving distance as a cutting distance. Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei der Positionsinformations-Erfassungsabschnitt die Achsenpositionen von einem numerischen Controller erfasst, der die mehrachsige Werkzeugmaschine steuert.The cutting-rail calculating apparatus for a multi-axis machine tool according to claim 1, wherein the position information detecting section detects the axis positions of a numerical controller that controls the multi-axis machine tool. Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, wobei der Positionsinformations-Erfassungsabschnitt die Achsenpositionen von einem numerischen Controller-Simulator erfasst, der die Arbeitsweise des numerischen Controllers simuliert, der die mehrachsige Werkzeugmaschine steuert.The cutting line calculating apparatus for a multi-axis machine tool according to claim 1, wherein the position information detecting section detects the axis positions of a numerical controller simulator that simulates the operation of the numerical controller that controls the multi-axis machine tool. Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: der Positionsinformations-Erfassungsabschnitt beim Erfassen der Achsenpositionen auch Schneidemodusinformation erfasst, die angibt, dass die zu erfassenden Achsenpositionen Positionen in einem Schneidemodus sind, und der Schneidstrecken-Berechnungsabschnitt nur Bewegungsentfernungen des Werkzeug-Spitzenpunkts während des Schneidemodus erfasst und die akkumulierten Bewegungsentfernungen als Schneidstrecke feststellt.A cutting path calculating apparatus for a multi-axis machine tool according to any one of claims 1 to 3, wherein: the position information detecting section detects the axis positions and also detects cutting mode information indicating that the axis positions to be detected are positions in a cutting mode, and the cutting distance calculating section detects only movement distances of the tool tip point during the cutting mode and detects the accumulated movement distances as a cutting distance. Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mehrachsige Werkzeugmaschine eine mehrachsige Werkzeugmaschine mit rotierendem Werkzeugkopf ist.The cutting line calculating apparatus for a multi-axis machine tool according to any of claims 1 to 3, wherein the multi-axis machine tool is a multi-axis rotary tool head machine tool. Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mehrachsige Werkzeugmaschine eine mehrachsige Werkzeugmaschine mit rotierendem Tisch ist.The cutting-line calculating apparatus for a multi-axis machine tool according to any of claims 1 to 3, wherein the multi-axis machine tool is a rotary table multi-axis machine tool. Schneidstrecken-Berechnungsvorrichtung für eine mehrachsige Werkzeugmaschine nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mehrachsige Werkzeugmaschine eine kombinierte mehrachsige Werkzeugmaschine ist.The cutting-line calculating apparatus for a multi-axis machine tool according to any of claims 1 to 3, wherein the multi-axis machine tool is a combined multi-axis machine tool.
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